초기미동

1906년 샌프란시스코 지진 당시 독일의 지진계에서 관측된 지진파의 파형. 맨 왼쪽 빨강 선에서 맨 왼쪽 녹색선까지가 초기미동이다.

초기미동(preliminary tremors)이란 지진이 발생했을 때 처음으로 도달하는 작은 미세한 진동을 의미한다. 지진파 중 P파로 유발되는 흔들림이다. 초기미동은 P파 도달 후부터 S파 도달 사이까지 지속되며 이후의 진동을 주요동이라고 부른다.^[1]

설명

지진동은 지진파가 만들어 낸 흔들림으로 발생하며, 지진파는 P파, S파, 표면파 등으로 구분된다.^{[2]:48–50[3]:56–57} 이 세 파동의 전파 속도는 각각 달라 P파는 약 5-7 km/s, S파는 약 3-4 km/s이다.^[4] 따라서 관측지점에서 바라보면 지진파는 P파가 제일 먼저 도달하고, 그 다음 S파와 표면파 순으로 도달한다.^[5] 지진동도 각각의 지진파에서 유발되는 흔들림이므로 P파의 흔들림이 발생한 후 S파의 흔들림이 이어 발생한다.

P파는 밀도가 낮은 파동으로 그 흔들림도 S파보다 더 작다. 또한 P파는 지진파의 주기가 짧아 초기미동도 작고 빠르게 흔들린다고 느껴지며 인간의 느낌으로는 큰 흔들림이 아니다. 또한 건물 등을 크게 흔드는 주기와도 다르기 때문에 초기미동이 오는 동안에는 건물이 무너지는 일이 거의 없다.

초기미동 지속시간(PS시)

초기미동 지속시간(duration of preliminary tremors) 혹은 PS시는 P파와 S파의 속도 차이로 발생한다. 반대로 진앙 부근에서는 PS시가 매우 짧거나 없다고 느껴질 수 있다. PS시간의 초에 계수를 곱하면 진원과의 거리를 알 수 있다.^[5] 다만 단순 도달 시각과 진앙거리 사이 관계는 1892년 유고슬라비아의 기상학자인 모호로비치치가 진앙거리 200 km를 기준으로 속도가 더 빨라지는 지층(현재는 맨틀로 밝혀짐)에서 굴절되어 더 빠른 속도로 전파된 지진파가 진원에서 직선으로 향하는 지진파보다 먼저 도착하기 때문에, 진원과 지진 관측소가 200 km 이상으로 너무 멀어진다면 진앙거리를 정확하게 재기 어렵다.^[6]

지진의 방재 관점에서도 이 초기미동 지속시간을 이용한다. 초기미동은 S파로 오는 주요동보다 상대적으로 크기가 작기 때문에 이 미동시간 동안 지진 경보 체계를 발령하거나 엘리베이터, 고속철도 등을 긴급정지 시켜 큰 피해를 막는 데 사용한다.^[7]

지각이 균질하다고 가정하고 P, S파의 속도를 각기 ${\displaystyle V_{P}}$와 ${\displaystyle V_{S}}$라 하고, 시간 ${\displaystyle T_{0}}$에 지표에서 발생해 진앙 거리 L인 지점에 P, S파가 시각 ${\displaystyle T_{P}}$와 ${\displaystyle T_{S}}$에 도달했다고 하자. 이 경우 지진파 도달과 진앙거리 사이에는 다음 관계가 성립한다.^[8]

• ${\displaystyle T_{P}={\frac {T_{0}+L}{V_{P}}}}$
• ${\displaystyle T_{S}={\frac {T_{0}+L}{V_{S}}}}$

이 식을 정리하면

• ${\displaystyle L=({\frac {(T_{P}-T_{S})V_{S}*V_{P}}{(V_{P}-V_{S})}})}$

${\displaystyle T_{P}-T_{S}}$는 S파와 P파의 도달 시간의 차이(PS시)이다. 진앙 거리는 지진파 도달 시간의 차에 비례한다.^[8]

같이 보기

• 지진경보체계
• P파

각주

1. “Seimeic Wave”. ONO SOKKI CO. 2024년 2월 11일에 확인함. 
2. Shearer 2009, Chapter 8 (Also see errata 보관됨 2013-11-11 - 웨이백 머신)
3. Seth Stein; Michael Wysession (2009년 4월 1일). 《An Introduction to Seismology, Earthquakes, and Earth Structure》. John Wiley & Sons. ISBN 978-14443-1131-0. 
4. Poisson, S. D. (1831). “Mémoire sur la propagation du mouvement dans les milieux élastiques” [Memoir on the propagation of motion in elastic media]. 《Mémoires de l'Académie des Sciences de l'Institut de France》 (프랑스어) 10: 549–605. 
5. 이기화 2016, 129쪽. harv error: 대상 없음: CITEREF이기화2016 (help)
6. 이기화 2016, 133쪽. harv error: 대상 없음: CITEREF이기화2016 (help)
7. 緊急地震速報について｜緊急地震速報の内容 (일본어). Japan Meteorological Agency. 2008년 3월 12일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2008년 6월 29일에 확인함. 
8. 이기화 2016, 277-278쪽. harv error: 대상 없음: CITEREF이기화2016 (help)

참고 문헌

• Shearer, Peter M. (2009). 《Introduction to Seismology》. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-88210-1. 
• 이기화 (2016년 10월 30일). 박상준, 편집. 《모든 사람을 위한 지진 이야기》 1판. 서울: 사이언스북스. ISBN 978-89-8371-730-6. 

외부 링크

• The Preliminary Tremors - The California earthquake of April 18, 1906 : report of the State Earthquake Investigation Commission, in two volumes and atlas.